Kuバンド

K uバンド( / ˌ k eɪ ˈ j uː / _{) は、}周波数が 12 から 18 ギガヘルツ(GHz)のマイクロ波範囲の電磁スペクトルの部分です。この記号は「K-under」(ドイツ語: Kurz-unten ) の略で、元のNATO K バンドの下部にあたります。このバンドは、大気中の水蒸気の共鳴ピークが 22.24 GHz (1.35 cm) に存在するため、中心が長距離伝送に使用できず、 3 つのバンド (K _u、K、K _a ) に分割されました。レーダー用途では、 IEEE 標準 521–2002 のレーダー周波数帯域命名法の正式な定義に従って、12 から 18  GHzの範囲になります。 ^{[1] [2]}

K _uバンドは主に衛星通信に使用され、最も有名なのは衛星テレビを放送するための直接放送衛星によるダウンリンクや、国際宇宙ステーション(ISS) 通信に使用されるNASAの追跡データ中継衛星、 SpaceXスターリンク衛星などの特定の用途に使用されています。^[3] K _{uバンド衛星は}バックホールにも使用され、特に遠隔地からテレビネットワークのスタジオに衛星を送信して編集や放送を行うために使用されます。この帯域は国際電気通信連合(ITU) によって地理的な地域によって異なる複数のセグメントに分割されています。NBCは1983 年に系列フィードの大半を K _uバンド経由でアップリンクした最初のテレビネットワークでした。

この無線帯域のいくつかの周波数は、特にヨーロッパで、法執行機関が速度超過の車両を検出するために使用するレーダーガンに使用されています。^[4]

北米と南米のほとんどのセグメントは、11.7～12.2GHz（局部発振器周波数（LOF）10.75～11.25GHz）のITUリージョン2で代表され、FSS（固定衛星サービス）に割り当てられ、アップリンクは14.0～14.5GHzです。北米上空には22を超えるFSS Kuバンド衛星があり、それぞれが12～48個のトランスポンダーを搭載し_、トランスポンダーあたり20～120ワットの出力があり、クリアな受信には0.8～1.5mのアンテナが必要です。

12.2～12.7GHz（LOF 11.25～11.75GHz）セグメントは、BSS（放送衛星サービス）に割り当てられています。BSS（DBS直接放送衛星）は通常、100～240ワットの電力で動作する27MHz帯域幅のトランスポンダを16～32個搭載しており 、18インチ（450mm）の小型受信アンテナを使用できます。

これらの地域のセグメントは ITU 地域 1 で表され、11.45 ～ 11.7 GHz および 12.5 ～ 12.75 GHz の帯域が FSS (固定衛星サービス、アップリンク14.0 ～ 14.5 GHz) に割り当てられています。欧州では、K _u帯域は 10.7 ～ 12.75 GHz (LOF 低 9.75 GHz、LOF 高 10.6 GHz) で、Astra衛星によって運ばれるような直接放送衛星サービスに使用されています。11.7 ～ 12.5 GHz のセグメントは BSS (放送衛星サービス) に割り当てられています。

オーストラリアはITU第3地域に属しており、オーストラリアの規制環境では、11.70GHzから12.75GHzのダウンリンクと14.0GHzから14.5GHzのアップリンクをカバーするクラスライセンスが提供されています。^[5]

ITUはインドネシアを降雨量が非常に多い国である地域 P に分類しています。このため、インドネシアで K _{uバンド (11～18 GHz) を使用することに不安を抱く人が多くいます。大雨地域で 10 GHz を超える周波数を使用すると、通常は結果が悪くなります。この問題は、無線通信リンクを設計する際に適切な}リンク バジェットを使用することで解決できます。出力を高くすると、降雨による減衰を克服できます。

インドネシアのパダン、チビノン、スラバヤ、バンドンの衛星通信リンクの降雨減衰の測定が行われました。降雨減衰予測の DAH モデルは、ITU モデルと同様にインドネシアで有効です。DAH モデルは、2001 年から ITU の勧告となっています (勧告番号 ITU-R P.618-7)。このモデルは、インドネシアで K _uバンドを適用できるように、99.7% の利用可能なリンクを作成できます。

インドネシアのような熱帯地域では、衛星通信にK _uバンドを使用することが増えています。インドネシア上空のいくつかの衛星には、K _uバンドトランスポンダー、さらにはK _aバンドトランスポンダーが搭載されています。2002年12月に打ち上げられ、東経95度に配置されたNSS 6には、インドネシア（スマトラ島、ジャワ島、ボルネオ島、セレベス島、バリ島、ヌサトゥンガラ島、モルッカ諸島）にフットプリントを持つ K _uバンドトランスポンダーのみが搭載されています。NSS 6 は、同じ場所にあるSES-12に置き換えられる予定で、2018年6月に打ち上げられ、54 個の K _uバンドトランスポンダーを搭載しています。2004年に打ち上げられたIPSTAR 1衛星も K _uバンドフットプリントを使用しています。インドネシアをカバーする_Kuバンドを提供する他の衛星は、 MEASAT-3b、JCSAT-4B、AsiaSat 5、ST-2、Chinasat 11 、Koreasat 8/ABS-2、SES-8、Telkom-3S、およびNusantara Satu です。

_{ITU による K u}バンドの割り当ては、固定サービス (マイクロ波塔)、電波天文学サービス、宇宙研究サービス、移動サービス、移動衛星サービス、無線測位サービス (レーダー)、アマチュア無線サービス、および無線航法にも行われています。ただし、これらのサービスすべてが実際にこのバンドで運用されているわけではなく、その他のサービスはマイナー ユーザーにすぎません。

Cバンドと比較すると、Ku_バンドは地上のマイクロ波システムとの干渉を避けるための同様の電力制限がなく、アップリンクとダウンリンクの電力を増やすことができる。この高い電力は受信皿の小型化にもつながり、衛星の送信と皿のサイズの間に一般化があることを示す。電力が増加すると、アンテナの皿のサイズは減少する。^{[6] [ページ必要]}これは、アンテナの皿要素の目的が、ある領域に入射する波を集め、そのすべてをアンテナの実際の受信要素（皿の前に取り付けられ、皿の正面に向けられている）に集中させることであるためである。波がより強い場合、受信要素で同じ強度を達成するために集める必要のある波は少なくなる。

この帯域が低周波のマイクロ波帯域よりも優れている点は、波長が短いため、十分な角度分解能が得られ、より小型の地上パラボラアンテナで異なる通信衛星の信号を分離できることです。レイリーの基準から、所定の角度ビーム幅(ゲイン)を持つ放射パターンを作成するために必要なパラボラアンテナの直径は波長に比例し、したがって周波数に反比例します。12GHz では、1 メートルのパラボラアンテナで 1 つの衛星に焦点を合わせながら、わずか 2 度離れた別の衛星からの信号を十分に除去できます。これは、FSS (固定衛星サービス) サービス (米国では 11.7～12.2GHz) の衛星同士の間隔がわずか 2 度であるため重要です。4GHz (C バンド) では、この狭い角度分解能を実現するには 3 メートルのパラボラアンテナが必要です。パラボラアンテナのサイズと周波数の間には反比例関係があることに注意してください。DBS (直接放送衛星) サービス (米国では 12.2 ～ 12.7 GHz) のK _{u衛星の場合、衛星間の間隔が 9 度であるため、1 メートルよりはるかに小さいアンテナを使用できます。C バンドと K u}バンドの衛星の電力レベルは長年にわたって増加しているため、アンテナのビーム幅はゲインよりも重要になっています。

K _{uバンドは、ユーザーにさらなる柔軟性も提供します。K u}バンドシステムは、アンテナサイズが小さく、地上での運用が不要なため、適切なアンテナ設置場所を簡単に見つけることができます。エンドユーザーにとって、K _uバンドは一般的に安価で、アンテナを小型化できます (周波数が高く、ビームが集中するため)。^[7] K _{uバンドは、K a}バンドの周波数スペクトルよりも雨による減衰の影響を受けにくいです。

_{しかし、 Ku}バンドシステムには欠点もあります。10GHz付近は液体の水の分子の配向緩和による吸収ピークです。^[8] 10GHzを超えると、ミー散乱が優位になります。その影響は、大雨（100mm/h）のときに、一般にレインフェードと呼ばれる顕著な劣化です。 ^[9]この問題は、衛星からより高出力の信号を送信して補償することで軽減できます。そのため、Ku_バンド衛星は通常、Cバンド衛星よりも送信にかなり多くの電力を必要とします。

「スノーフェード」と呼ばれる、天候による別の劣化は、K _uバンドに特有のものではありません。これは、皿の上に雪や氷が積もって、その焦点が大きく変わることによって発生します。

衛星オペレータの地球局アンテナは、所定のサイズの皿の場合、C バンドに比べてビーム焦点がはるかに狭いため、K _uバンドで動作しているときは、より正確な位置制御が必要です。位置フィードバックの精度は高く、皿表面の風荷重下で位置を維持するために、アンテナに閉ループ制御システムが必要になる場合があります。

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